請高手支招,飛秒Ti寶石激光器調光路方法,附上光路圖,請問如何一步一步調節達到出光?

激光光路


2017.9.12更新

如果是Tsunami的話,晶體特別長,凹面鏡距離不用大調,就調到輸出功率最高的位置,調節稜鏡插入量鎖模就行了,給點微擾。如果有AOM輔助鎖模的話很容易鎖的。鎖模後功率高於鎖模前。

此外,稜鏡光路不要大調,超級棘手,角度搞不好有空間色散就完了。由於需要光譜較寬,用熒光找不一定準,需要先退高的兩個稜鏡插入量,使激光不經過稜鏡直接起振,然後插入一點點稜鏡,讓800nm的光蹭著稜鏡的尖兒進去,用800nm激光把長臂稜鏡光路對好,並保證它打在鏡片中心,這樣被稜鏡色散開的光不會打在鏡片外,振蕩器才會有足夠寬的調諧範圍。

出光的話,熒光打在AOM上的是個扁十字,把調節輸出鏡把這個熒光完全對回去,輸出的熒光會逐漸變亮,完全重合了就起振了。

2017.8.12更新

謝 @super1cjj 邀~

抱歉耽誤這麼久~

關於調節振蕩器出光可以參考我的這篇文章:

如何調節固體鎖模振蕩器出光?

仔細辨認了一下,是我們Tsunami的腔型~不好意思了各位,商業機密,只能保留些飛秒激光的科普內容,關鍵部分我得刪了~(其實是我太水了不會調哈哈)

一、出光步驟:

1. 先導泵光,用幾mW功率,調節P1使泵光打在凹面鏡P2正中心位置,肉眼看就行,然後安裝凹面腔鏡M3,使泵光過凹面鏡中心;安裝鈦寶石晶體,晶體距離凹面鏡M3約為0.5R,R是凹面鏡M3的曲率半徑。在布角反射光位置處放一張白紙,旋轉晶體角度使反射光最弱,這樣就保證泵光是按Brewster角入射的;在放置晶體之前最好看一下泵光焦點位置,平移並調節P2角度,使泵光焦點聚在鈦寶石中心。

2. 安裝凹面腔鏡M2,距離晶體0.5R,使折射後的泵光打在凹面鏡中心,適當加大泵光功率至3W,左右移動凹面鏡M2,觀察漏光形貌——正常情況下漏光是個發散的圓狀綠光,如果看到偏心或者一側有一環一環的衍射光環,說明兩個凹面腔鏡組成的望遠鏡偏心了,平移凹面鏡M2使透射光儘可能圓。

3. 短臂調節:鈦寶石被泵光照射後會有淡紅色的熒光,如果M2恰在0.5R的位置,反射後的熒光是個和凹面鏡大小接近的準直光。向外平移凹面鏡,使熒光聚的小一點,打在端鏡M1上。由於M2不能完全漏掉綠光,因此也可以以綠光做指示光,看綠光光點位置。調節M1俯仰和左右,使綠光熒光原路打回。

4. 長臂調節:先以M3反射的紅色熒光調節,依次安裝平面反射鏡M4、M5、輸出耦合鏡M10,先不安裝M6、7、8、9和稜鏡對,使熒光都打在各個鏡片中心,判斷方法類似第3步,向遠離鈦寶石方向平移凹面鏡M3,使熒光聚小一些,方便判斷是否打在中心。

5. 出光調節:為判斷短臂熒光是否沿原路打回,在輸出鏡M10前放上一個紙片,然後手指撥動短臂M1前的光路,看紙片上是否有熒光閃爍;調節M1俯仰和左右,使短臂返回來的熒光與長臂的熒光盡量重合(其實因為凹面鏡摺疊有像差,看到的熒光應左右分開一點點,如圖:)

不分也沒事,反正都能出光的。熒光大致重合了之後,拿掉紙片,調節長臂輸出鏡M10使反射的熒光光高和入射光一樣,然後左右一掃,出光了~

# 如果掃不出光,將泵光加到5W,再掃~

# 如果還不出光,肯定是凹面鏡相對位置不對,調節兩個凹面鏡位置,使熒光不要聚得太小,長臂短臂差不多大,再掃~

# 如果還不出光,按照調短臂熒光原路返回的方法,在短臂端鏡M1前擺個白紙,調節輸出鏡M10,看長臂有沒有熒光打回短臂,用手撥動長臂光路,看長臂熒光是否和短臂重合。長短臂的返回光都重合,調一調凹面鏡位置就出光了。

# 如果還不出光,參考我這篇文章 如何調節固體鎖模振蕩器出光? 用光譜儀輔助調光。注意儀器安全~

再不出光沒天理了,不要懷疑人生,肯定什麼鏡片用錯了。

出光之後優化一下功率,移動一下凹面鏡,使輸出功率最大。5W泵一般能輸出個1W吧,3W出射600mW這樣子。

二、加稜鏡步驟:

先調出光,第二步才插稜鏡是避免稜鏡對不平行造成空間啁啾。

1. 插入稜鏡Pr1,旋轉稜鏡,看折射後的熒光位置,在旋轉過程中熒光會先向一個方向前進再後退,旋轉稜鏡,使此時熒光處在那個前進——後退的轉折點,人稱最小偏向角。固定。

2. 加反射鏡folding mirrors M6、M7,然後再加稜鏡Pr2,也是找最小偏向角,類似地,加入反射鏡M8、M9和稜鏡Pr3、Pr4。基本上稍微旋轉一下就出光了。

# 如果不出光,按前面調熒光光高重合併掃左右,應該就出光了。很簡單,不啰嗦了~

# 稜鏡對之間的距離是和要補償的正色散有關的,需要計算一下晶體色散,空氣色散,稜鏡插入量的材料色散,算出所需稜鏡對間距,按負色散稍大的稜鏡間距擺。負色散多個一兩百飛秒方比較好啟動鎖模,這時自相位調製SPM和負色散的平衡使脈衝越來越短。

(如圖:不考慮介質的色散,自相位調製得到光譜展寬的脈衝是包含著正啁啾的。脈衝因為自相位調製在光強變化時產生新的頻率分量,上升沿產生新的低頻光子,下降沿產生高頻光子。當不考慮群速度色散時,自相位調製僅展寬光譜而不改變光脈衝的形狀,因此是攜帶正啁啾的,需要引入一些負啁啾使脈衝壓縮到最短,進而引起更強的非線性效應。這樣經過很多次振蕩後,腔內建立的脈衝越來越短,產生幾十飛秒乃至亞十飛秒的光脈衝。)

三、鎖模步驟:

1. 主動鎖模我不懂啊,用克爾透鏡鎖模KLM的話,需要搞明白這個腔型想用什麼穩區,上穩區鎖模還是下穩區鎖模,然後平移凹面鏡M2,此時直流功率下降,比如從1W降到600mW,然後推稜鏡插入量,看能否啟動鎖模。連續光光斑是那種帶有散射斑、顆粒感的,鎖模光比較圓潤柔和,發霧~ 肉眼就能看出來。一手不斷移動凹面鏡位置,一手狂推稜鏡插入量,看是否有鎖模跡象。不會看光斑的話,可以用光譜儀看光譜,是否從一個波長「呼」的一下帶出來一個寬光譜。或者用示波器,看光電探頭探測的有沒有脈衝跡象。

2 凹面鏡和晶體的間距是個非常非常重要的參數。不考慮色散,克爾透鏡的啟動基本是靠調節凹面鏡的穩區參數來實現的。

A、使用下穩區鎖模的時候,兩凹面鏡間距較小,比較接近共焦設置,此時穩區很窄,對調節靈敏度要求較高。向靠近晶體的位置移動凹面鏡,此時直流功率下降,由於像散光斑變橢,變成橫的紡錘形,且帶有熒光閃爍,意味著已經達到了穩區邊緣,此時微調凹面鏡位置光斑變化很大,說明此時有較強的自振幅調製作用(SAM: Self-Amplitude Modulation)。推動端鏡、摺疊鏡或稜鏡施加一個微擾,啟動鎖模。鎖模後光斑變柔和,發霧,且光斑較圓較大。調節凹面鏡和晶體的位置反覆優化,使直流的尖峰CW peak消掉,觀察光斑、光譜、脈衝序列穩定性,反覆優化晶體和凹面鏡相對位置使其達到最佳狀態,脈衝穩定,光斑較圓,光譜較寬且無CW peak burst。

B、使用上穩區鎖模時,兩凹面鏡間距較大,穩區邊緣寬,且調節範圍大,向外移動凹面鏡,直流功率下降,光斑閃爍且出現豎紡錘形,說明達到上穩區邊緣的臨界鎖模狀態,推端鏡、稜鏡、摺疊鏡,施加微擾,鎖模啟動並出現一個柔和的圓光斑。調節凹面鏡可略改變兩凹面鏡組成的望遠鏡,使光斑變大或變小,光斑越大意味著束腰位置的光斑越小,克爾透鏡越強烈,通常光譜也越寬。也是根據脈衝、光斑、光譜,不斷優化鈦寶石和腔鏡相對位置,使綜合指標達到最優。

當然,微調腔內色散也會改變光譜寬度,使光譜儘可能寬。色散變化存在一個滯回雙穩態,通常以容易啟動鎖模、光譜較寬為參考指標。

功率、鎖模穩定度、脈衝穩定性、光譜、光斑幾個指標目測沒問題就全搞定了~最後根據需要調諧需要的波長和譜寬就行了。完~

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補充:

講了公司的產品,感覺有點不合適啊~~

一不做二不休,把相干的Mira和KMlabs的Graffin也拆一遍吧~

有空更新~歡迎關注~

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瞬態光學研究筆記 - 知乎專欄

以上。

我的其他回答:

何某某:在設計脈衝激光器時需要注意什麼問題?

何某某:激光技術前沿應用及研究有哪些方向?國內外相關就業方向有哪些?碩士階段選半導體還是光纖激光器更好?

何某某:有什麼方法可以提高激光光束質量?

何某某:怎麼調固體SESAM鎖模的諧振腔?

何某某:對加快我國飛秒激光的發展有何建議?


先把泵浦光和m1到m3還有晶體搭好,

之後嘗試在m3m4中間放一個oc,

如果能出光的話後面的就簡單了。


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